Наукові напрямки
Дніпропетровська наукова школа теоретичного і прикладного матеріалознавства
Заснована у 1932 році, до серпня 2003 року очолювана академіком Тараном Ю.М., зараз очолюється проф. Куцовой В.З.
Основні напрямки наукової роботи:
- Розробка наукових основ багатофазної кристалізації сплавів
- Розробка принципів структуроутворення у вуглецевих сплавах на основі заліза при кристалізації й у твердому стані
- Фундаментальні дослідження поліморфних перетворень і фазових реакцій в умовах надшвидкого затвердіння і високоенергетичного впливу
- Фундаментальні дослідження поліморфних перетворень і фазових реакцій після низькоенергетичного впливу на розплав і при здійсненні наступного низько швидкісного охолодження.
За результатами досліджень отримано понад 100 патентів, (з них 6 міжнародних), опубліковано більш ніж 700 робіт, зроблено 2 відкриття.
НОВА ТЕХНОЛОГІЯ ОТРИМАННЯ «СОНЯЧНОГО» КРЕМНІЮ З ПІДВИЩЕНИМИ ЕЛЕКТРОФІЗИЧНИМИ ВЛАСТИВОСТЯМИ (керівник проф. д.т.н. Куцова В.З.)
Технологія забезпечує:
- підвищення часу життя неосновних носіїв заряду (tННЗ) монокристалів «сонячного» кремнію з 18,4 мкс до 228 мкс за рахунок цілеспрямованого легування;
- додаткове підвищення часу життя неосновних носіїв заряду (tННЗ) пластин «сонячного» кремнію у 1,5-2 рази в порівнянні з монокристалами за рахунок термічної обробки;
- підвищення ККД «сонячних» батарей до 21%.
Розроблено:
- методику фізико-хімічного моделювання для вибору ефективних легуючих елементів для напівпровідникового кремнію, що враховує зміну енергії взаємодії атомів кремнію в кристалічній гратці;
- проведено вибір температур, швидкості нагріву-охолодження при технологічних операціях (дифузія домішок, гетерування, відпал) з метою запобігти фазовим перетворенням в кремнії, формуванню дефектної структури та деградації електрофізичних властивостей;
- режими термічної обробки монокристалів та пластин легованого кремнію з врахуванням температур фазових перетворень.
Нова екологічно чиста технологія модифікування силумінів способами позапічної обробки розплаву для одержання виливка з високими механічними й експлуатаційними характеристиками
Технологія забезпечує підготовку й введення в сплав легуючої композиції для модифікування з попередньою й наступною обробкою сплаву перед розливанням.
ефект, Що Модифікує, зберігається протягом 6 годин після введення легуючої композиції, що значно поліпшує обробку й розширює технологічні можливості процесу в порівнянні з іншими способами модифікування.
Технологія забезпечує одержання високоякісних виливків, здатних працювати в умовах гідро- і пневмонавантажень у різних середовищах при існуючих видах лиття в кокілі й піщано-глиняні форми.
Механічні властивості сплавів стабільні й становлять: sВ= 280-340 МПа; s0,2= 220-320 МПа; d= 6-10% для конструкційних сплавів і 70-85НВ для поршневих силумінів.
Виливок має комплексну конфігурацію з товщиною стінки 8-9 мм, стабілізованої гідростатичним тиском перед деструкцією в межах 350-380 МПа.
Технологія гарантує збереження необхідної кількості основного елемента, що модифікує, у ході можливих повторюваних переплавлень.
Нестандартні способи позапічної обробки забезпечують:
- додаткове здрібнювання вихідних кристалів твердого розчину кремнію й формування тонкодиференційованої эвтектики;
- економія елементів-модифікаторів в 1, 5-2 рази;
- одержання стійких властивостей у перетинах виливка різної товщини;
- збільшення міцностних властивостей на 30-40% і пластичності в 1, 5-2 рази в порівнянні зі сплавами, які не піддавалися позапічної обробці.
ТЕХНОЛОГІЯ ОДЕРЖАННЯ ВИРОБІВ МАШИНОБУДУВАННЯ З ВИСОКОХРОМИСТЫХ ЗАЛІЗО-ВУГЛЕЦЕВИХ СПЛАВІВ З НАНОСТРУКТУРОЮ МАТРИЦЕЮ
Технологія призначена для одержання виробів машинобудування (валків, куль, плит бронезахиту) з высокохромистых залызо-вуглицевих сплавів зі змістом вуглецю 3-3,5%, хрому - 12-21,5% з наноструктурною матрицею (товщина пластини бейнитної (-фази становить 20-30 нм) за рахунок реалізації бейнитного перетворення в процесі охолодження виробів з ливарного нагріву.
Технологія забезпечує:
- скорочення витрати дорогих легуючих елементів: хрому - на 24%, нікелю - на 50%, титану, ванадію, вольфраму - на 100%;
підвищення зносостійкості деталей в 1, 5-2 рази;
- підвищення жаростійкості в 1,5 рази;
- збільшення терміну служби деталей в 2-3 рази.
Розроблено:
- побудовані ізотермічні й термокінетичні діаграми розпаду аустеніту в сплавах залізо-вуглець із 12-21%Сr;
- визначені критичні температури Ас1, Асm, МН залежно від змісту хрому, що легують елементів і швидкості охолодження при кристалізації;
- розроблені режими термічної обробки з ізотермічною витримкою в області бейнитного перетворення для конкретних виробів.
Режими термічної обробки захищені патентами України (деклараційний патент 59272 А; деклараційний патент 69795 А;
Лабораторії та їх наукові напрямки
Лабораторія ливарних конструкційних сплавів
Науковий керівник – доктор технічних наук, професор, академік АНВШУ Куцова Валентина Зиновіївна.
Лабораторія ливарних конструкційних сплавів створена у серпні 1985 року наказом Міністра Загального Машинобудування СРСР і Міністра Вищої та Середньої Освіти СРСР для рішення питань металознавства та матеріалознавства на підприємствах ракетно-космічного комплексу України та Росії.
Основні наукові напрямки і результати:
- отримання "сонячного" кремнію з високим ККД. Розроблено режими ТО в технологічному процесі одержання мікросхем, що забезпечують підвищення електрофізичних властивостей;
- технологія модифікування сплавів системи Al-Sі. Запропоновано нову екологічно чисту технологію модифікування силумінів для одержання виливків з високими механічними властивостями й експлуатаційними характеристиками;
- технологія ізотермічного загартування на "бейніт" чавунів різного типу. Розроблено технологію, що забезпечує високі механічні властивості чавунів і підвищення зносостійкості виробів у 2-3 рази.
Пропозиції виконання наукових досліджень для замовників:
- Розробка способів термічної обробки на бейніт сірих високоміцних та білих високо хромистих (12-20% хрому) чавунів з метою підвищення їх механічних та експлуатаційних властивостей, зокрема, зносостійкості;
- Формування наноструктури поршневих заевтектичних силумінів шляхом комплексного модифікування;
- Вивчення закономірностей фазових та структурних перетворень в двофазних a+b ливарних титанових сплавах, отриманих різними способами плавки (ВДП, ЕШП, МЕП);
- Дослідження особливостей фазових перетворень насамперед зсувних, вибір раціональних систем легування та режимів термообробки з метою покращення властивостей функціональних матеріалів, що застосовуються в машинобудуванні та мікроелектроніці.
- Вивчення фазових перетворень при кристалізації і в твердому стані багатокомпонентних сплавів на основі Al, Ti, Fe з метою покращення їх механічних та експлуатаційних властивостей;
- Удосконалення існуючих та розробка нових конструкційних сплавів на основі Al, Ti, Fe с підвищеними механічними, корозійними та експлуатаційними властивостями;
- Створення способів управління структурою та властивостями в рідкому і твердому стані конструкційних сплавів на основі Al, Ti, Fe.
Координати розробника: проф. Куцова Валентина Зиновіївна, поштова адреса: служ. 49600, Україна, м.Дніпропетровск-5, пр.Гагаріна,4
тел. служ. 056 374 81 76
e-mail: root@lks.dp.ua
Основні наукові праці:
Співробітниками лабораторії опубліковано більш ніж 300 статей, зроблено більше 100 докладів на наукових конференціях, в тому числі на 30 на международных. Отримано 25 авторских свидетельств и патентов России и Украины:
- Ю.Н. Таран, В.М. Глазов, А.Р. Регель, В.З. Куцова и др. Явление локального температурного уплотнения структуры микрообъемов кристаллов полупроводников. Диплом ?17 на научное открытие, Москва, рег. ?26, 1995.
- Ливарний сплав на основі алюмінію: ?4861094; SU 1767008; Ю.М. Таран, В.В. Гаврилюк, В.П. Герасименко, Т.В. Губенко, К.І. Коваленко, В.З. Куцова та ін..; заявл. 21.08.90; Опубл. 08.06.92; Бюл. ?37.
- V.Z. Kutsova, V.P. Gerasimenko and T.V. Kotova. Structure of High-Si Silumins Quenched from the Solid-Liquid State. Met. Phys. Adv. Tech., 1996, vol. 15. – pp. 1125-1128.
- Yu.N. Taran, K.I. Uzlov, V.Z. Kutsova, E.S. Falkevich. Phase Transitions and Properties of Semiconductors. 49 Berd und Huttenmannischer Tag Juni, 1998, TECHNISCHE UNIVERSITAT BERGAKADEMIE FREIBERG, p.16-30.
- V.Z. Kutsova, A.Yu. Kutsov, Yu.Yu. Kompan. The Influence of Microalloing and Melting Technology on the Structure and Properties of the Titanum-base Alloys. 3 High Technology, Kliwer Academic Publishers, Printed in the Netherlands, p.147-152.
- Таран Ю.Н., Куцова В.З., Носко О.А. Влияние легирования на структуру и свойства полупроводникового кремния // Доповіді НАН України. – 2001. - ?3. – С. 67-70.
- Ю.М. Таран, Є.П. Калинушкін, В.З. Куцова, Н.Е. Погребна, І.М. Спірідонова, Т.С. Хохлова, О.А. Носко. Металознавство та термічна обробка металів і сплавів із застосуванням комп’ютерних технологій. Підручник з грифом МОН України. Рік видання – 2002. Видавництво – «Дніпрокнига», м. Дніпропетровськ. 259 с.
- Закономірності структуроутворення та кінетики фазових перетворень в чавуні ИЧХ16НМФТ / В.З. Куцова, О.В. Швець, А.Ю. Куцов, М.А. Ковзель// Металознавство та обробка металів. - 2002. - ?1-2. - С. 10-17.
- Куцова В.З., Евсюков М.Ф., Ковзель М.А. Кинетика распада переохлажденного аустенита в чугуне ИЧХ16НМФТ // Строительство, материаловедение, машиностроение. - 2002. – Вып. 15.- С. 117 – 122.
- Kovzel¢ M.A., Shvets¢ O.V. Influence of cooling rate on the structure of the high-chromium white iron // Tagungsband 9. Studententag des Huttenwesens. - 2002. - Р. 119-123.
СКТБ «Сплав»
Основні напрямки наукової діяльності СКТБ «Сплав»:
- Дослідження взаємодії водню з металами при високих температурах і тисках водню.
- Розробка нового виду пористих матеріалів - газарів.
- Дослідження властивостей газарів.
- Розробка методик виміру кількості й видалення водню з металів при металургійному виробництві.
Науковий керівник СКТБ - Карпов Володимир Юрійович, професор каф. металознавства, доктор технічних наук, т.32-66, 36-26, к.220.
Основні наукові досягнення:
- виявлене невідоме раніше явище виникнення водненасичених зон у металах при поліморфному перетворенні (Відкриття ? 313);
- отриманий новий вид пористого металу - газара із широкого ряду металів, сплавів, кераміки;
- досліджені основні властивості металевих газарів;
- розроблені основи механізму процесу формування структури газара;
- розроблені й впроваджені вироби з газарів: підшипники, фільтри масла й ін.
Для замовників СКТБ «Сплав» може розробити й провести:
- режими й аналіз противофлокенної обробки металів;
- режими бездефектного наскрізного гідрування масивних виробів з гідридообразуючих металів;
- насичення металу воднем до заданої концентрації (зразки);
- відпали металевих виробів в атмосфері водню, аргону, вакуумі;
- конструкції фільтрів грубого й середнього очищення масел інших рідин від механічних домішок з низьким гідроопором і 100% регенерацією;
- підшипники ковзання підвищеної стійкості (4-10 разів) з алюмінієвих бронз;
Основні праці СКТБ «Сплав».
1. Шаповалов В.И. Влияние водорода на структуру и свойства железоуглеродистых сплавов. – М., Металлургия, 1982, 230 с.
2. Шаповалов В.И. Водород как легирующий элемент // Металловедение и термическая обработка металлов. -1985. ? 8. -С.13-17.
3. Shapovalov V., TERMEC 2006, International Conference on Processing and Manufacturing of Advanced Materials, July 4-8, 2006, Vancouver, Canada, p. 529.
4. Карпов В.Ю., Карпов В.В., Таран Ю.Н. Особенности газоэвтектической реакции при нескольких центрах кристаллизации // Сб. трудов международной конференции «Эвтектика VI».-2003. – Запорожье.- С.137-142.
5. Карпов В.В., Карпов В.Ю. Влияние пористости на теплопроводность газаров // Теория и практика металлургии ? 4, 2003.
6. Висоцький А.С., Карпов В.Ю. та інші Антифрикционные самосмазывающиеся материалы на основе газокристаллических композиций// Тези міжнародної конференції "Машинобудування та металообробка – 2003" Україна, Кіровоград 17 – 19 квітня 2003 року;
7. Карпов В.Ю. Особливості взаємодії водню з залізом у твердому стані //Металознавство та обробка металів.-2001.-?1-2.-С.15-18.
8. Карпов В.Ю., Карпов В.В. Создание газоэвтектического материала – газара с помощью электрической дуги // Теория и практика металлургии, ? 4,5 (53,54), 2006.
Лабораторія пластичної деформації та зміцнення кафедри металознавства
Керівник: Губенко Світлана Іванівна, доктор технічних наук, професор, академік Академії наук вищої школи України
Основні напрями наукової діяльності:
- розробка теоретичних основ трансформації неметалевих включень та міжфазних границь включення-матриця та іх впливу на формування структури залізних сплавів при послідовних або комплексних обробках в умовах дії високоенергетичних, теплових, деформаційних та електромагнітних полів з метою цілеспрямованого впливу на неметалеві включення;
- встановлення закономірностей зносу транспортного металу з метою розробки нових конструкцій залізничних коліс;
- розробка нових бейнітних сталей для залізничних коліс підвищеної міцності та надійності;
- дослідження закономірностей розвитку пластичної деформації, зміцнення та руйнування металів і сплавів при деформуванні, лазерній та вибуховій дії, а також лазерному легуванні;
- дослідження закономірностей формування і росту алмазу у чавуні.
Пропозиції щодо впровадження:
- засоби впливу на неметалеві включення можуть бути впроваджені на металургійних та машинобудівних заводах з урахуванням ії конкретних проблем;
- лазерне зміцнення деталей машин та інших металевих виробів, у тому числі лазерне зміцнення викружки залізничних коліс при відновленні профіля поверхні катання в залізничних депо;
- впровадження розробок нових бейнітних сталей на Нижньодніпровському трубопрокатному заводі з метою отриманні залізничниз коліс нового покоління;
Координати розробника: проф.Губенко Світлана Іванівна, поштова адреса: служ. 49600, Україна, м.Дніпропетровск-5, пр.Гагаріна,4, к.222
тел.: дом. 0562 466151, служ. 0562 410357
e-mail: sgubenko@email.dp.ua
Пропозиції виконання наукових досліджень для замовників:
- дослідження закономірностей зміцнення, фазових і структурних перетворень
в різних металах і сплавах при пластичній деформаціх та різноманітних високоенергетичних діях;
- дослідження неметалевих включень в різних сталях і сплавах та іх впливу на пластичність, руйнівання, появу дефектів і розробка засобів цілеспрямованого впливу на неметалеві включення;
- розробка (оптимізація) режимів пластичної деформації та термічної обробки різних сталей і сплавів та металевих виробів
Координати розробника: проф.Губенко Світлана Іванівна,
поштова адреса: служ. 49600, Україна, м.Дніпропетровск-5, пр.Гагаріна,4, к.222
тел.: дом. 0562 466151, служ. 0562 410357; e-mail: sgubenko@email.dp.ua
Основні наукові праці:
“Трансформация неметаллических включений в стали” (М., Металлургия, 1991), “Неметаллические включения и качество стали ” (К., Техника,1980),
“Основы металлографии и пластической деформации стали” (К., Вища школа,1987),
“Поведение неметаллических включений при лазерной обработке”(К.,Знание,1987),
“Изменение структуры и свойств стали при деформации и рекристаллизации” (Дн.,ДМетИ,1978), “Структура и свойства железо-углеродистых сплавов” (Дн.,ДметИ,1981),
“Библиография ученых Украины.Таран Юрий Николаевич ” (К.,Наукова думка,1997),
“Провідні вчені Державної металургійної академії України” (Дн.,Арт-Прес,1999),
“Новые материалы” (Дн.,Арт-Пресс,2001),
“Теория жидкого, кристаллического и аморфного состояния вещества”, (Дн.,Пороги,2001), “Изменения в материалах,возникающие в условиях импульсніх нагрузок” (Беларусь,Минск,НИИ ИП,2001),
“Физика импульсной обработки материалов”(Дн.,Арт-Пресс,2003),
”Физические основы пластической деформации металлов”,(Дн.,ПГАСА,2004),
„Металловедение и термическая обработка металлов”(Дн.ПГАСА,2004),
„Металловедение и пластическая обработка металлов” (Дн., Арт-Пресс,2004),
„Спеціальне матеріалознавство”,(Дн.Арт-Прес.2004),
„Физика и химия обработки материалов” (Дн.,Лира-ЛТД,2004),
„Неметаллические включения в стали” (Дн., Арт-Пресс,2005),
“Rail Vehicle Dynamics and Associated Problems” (Poland,Gliwice,2005),
“Деформация металлических материалов” (Дн., Арт-Пресс,2006).
Для придбання книг слід звертатися до проф.Губенко Світлани Іванівни, поштова адреса: служ. 49600, Україна, м.Дніпропетровск-5, пр.Гагаріна,4, к.222
тел.: дом. 0562 466151, служ. 0562 410357, e-mail: sgubenko@email.dp.ua
Лабораторія нових композиційних матеріалів
Керівник - проф. д.т.н. Мазур В.І
Основні наукові напрямки і результати:
Розробка нових конструкційних матеріалів евтектичного класу на основі титану й алюмінію
- лопатки газотурбінних двигунів
- голівки блоків циліндрів
- поршні дизельних двигунів
Нові металокерамічні композити на основі титану мають високу жароміцність, жаростійкість, стійкість до високотемпературної газової корозії, рівень яких недосяжний у звичайних титанових сплавах. Їхнє застосування підвищить робочу температуру турбокомпресорів дизелных двигунів, підвищить термічний коефіцієнт корисної дії цих машин, знизить викид шкідливих речовин у навколишнє середовище.
Вгору: Наукова діяльність